Como as cidades produzirão energia no futuro

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Num esforço global para combater as mudanças climáticas, as cidades têm uns dos maiores potenciais para fazer a diferença. Com o crescimento da migração para áreas urbanas – as cidades devem concentrar ao menos dois terços do toda a população mundial em 2050 – especialistas têm discutido que as cidades não tem escolha a não ser migrar para sistemas baixo carbono se quiserem se manter sustentáveis.

Energia deverá ser o foco principal nesse esforço. Desde a expansão de fontes renováveis até a adoção de tecnologias de ponta de eficiência energética e armazenamento, as cidades têm a oportunidade de reduzir drasticamente suas emissões de carbono.

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Este é o foco de um novo estudo, publicado pela revista Science, que aborda as maneiras que as cidades podem integrar as energias renováveis, bem como as tecnologias de armazenamento de energia, na paisagem urbana.

Com um pouco de criatividade, pesquisadores estão desenvolvendo novas ideias e tecnologias concebidas especificamente para a vida na cidade. Nesse novo artigo, Daniel Kammen e Debora Sunter, da Univesidade da Califórnia, avaliaram algumas das mais promissoras ideias.

Placas solares transparentes

Embora muitas formas de energia renovável podem ser úteis para diferentes cidades ao redor do mundo, a solar é, provavelmente, a que tenha mais força no futuro. “Em praticamente todos as configurações, a solar – mesmo em lugares que não parecem tão ideais como cidades tropicais – é sem dúvida a principal”, disse Kammen, diretor do Laboratório de Energia Renovável e Apropriada da UC Berkeley. “E isso é só porque agora há tantas maneiras de implantar energia solar.”

Tradicionalmente, os painéis solares têm sido limitados aos telhados de edifícios, onde há espaço disponível e eles são susceptíveis de obter o máximo de sol. Mas agora, os pesquisadores desenvolveram painéis solares transparentes que podem realmente ser montados nas janelas dos edifícios, a fim de capturar ainda mais luz solar. Este projeto pode permitir que prédios possam gerar ainda mais de sua própria energia a partir de energia solar no futuro.

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Minúsculas turbinas urbanas

A energia eólica – que evoca imagens de turbinas altas com imensas lâminas rotativas – pode não parecer o recurso renovável mais prático para áreas urbanas densamente. Mas os cientistas estão encontrando maneiras de otimizar as turbinas eólicas para as cidades também.

“O que estamos vendo agora é uma nova geração de pequenas e ultraleves turbinas eólicas, altamente eficientes que podem ser colocadas em edifícios”, disse Kammen. Turbinas eólicas urbanas têm sido experimentalmente introduzidas em várias cidades ao redor do mundo. Kammen e Sunter apontam para o edifício Pearl River Tower, em Guangzhou, China, que incorpora turbinas eólicas em um design inovador. “A fachada de vidro curvo do edifício afunila ar para as [turbinas] a uma velocidade de 1,5 a 2,5 vezes a velocidade do vento ambiente, permitindo que as turbinas gerem 15 vezes mais energia do que turbinas eólicas independente poderiam gerar”, escrevem os autores.

Nova vida para resíduos urbanos

Pessoas em áreas urbanas produzem cerca de duas vezes mais lixo que pessoas em áreas rurais, segundo Kammen e Sunter – e a gestão de resíduos urbanos só vai se tornar um problema maior à medida que mais e mais pessoas migrarem para as cidades no mundo . Em 2050, espera-se que as áreas urbanas receba um fluxo de cerca de 2,5 bilhões de pessoas.

Mas é possível tirar proveito de resíduos urbanos de maneiras inteligentes que beneficiem o panorama energético de uma cidade. Aterros tendem a emitir gás, tipicamente metano e dióxido de carbono, que pode ser recolhido e queimado para produzir energia. Além disso, o próprio resíduo sólido pode ser incinerado e utilizado para gerar energia.

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Claro, isso não é inteiramente um método renovável de produção de energia e vem com o efeito colateral da emissão de carbono. Mas os pesquisadores notaram que sistemas de captura de carbono poderiam ser construídos em tais instalações de incineração para recolher as emissões em excesso e melhorar a sustentabilidade do método.

Armazenamento de energia melhorado

“As tecnologias de armazenamento estão passando por algumas revoluções incrivelmente rápidas”, disse Kammen. As fontes de energia renováveis devem se tornar mais competitivas com as melhorias de tecnologia de armazenamento, permitindo-lhes ser útil mesmo quando o sol não está brilhando ou o vento não é forte. Um passo crucial na expansão das energias renováveis em cidades provavelmente envolverá a construção de novos edifícios – ou adaptação dos antigos – permitindo espaço para sistemas de armazenamento de energia, disse Kammen.

As baterias são a principal forma de armazenamento no futuro. Armazenamento de energia na rede elétrica aumentaram em 2015, um passo fundamental para a expansão da energia solar em todo o país. E baterias de casa estão emergindo muito bem, com o anúncio, no ano passado, da nova bateria da Tesla, a Powerwall.

Uma paisagem integrada

Claro, há uma abundância de outras estratégias que as cidades podem implantar no futuro também. Aproveitando a energia geotérmica, melhorando as tecnologias de transporte não poluentes, ampliando o transporte de massa e aumentando a eficiência energética dos edifícios são outras soluções que as cidades podem continuar a explorar.

Dependendo de sua localização, clima, infraestruturas existentes e os recursos disponíveis, diferentes cidades provavelmente vão acabar usando diferentes abordagens para lidar com suas necessidades de energia e reduzir a emissão de carbono. Mas, em todos os casos, a integração de muitas inovações tecnológicas diferentes provavelmente será necessário para o sucesso.